CN210775314U - 流通池和测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种流通池和测量系统，所述流通池包括：底座，包括用于放置电极的凹槽；工作模块，安装在底座上，并包括：腔体，贯穿工作模块，腔体的上部的截面尺寸大于腔体的靠近电极的下部的截面尺寸，腔体具有上部开口和下部开口，并且下部开口围绕电极的工作区域设置；第一通孔，穿过工作模块的侧壁并与腔体的下部连通；和电极连接组件，用于将电极与外部设备连接；以及密封盖，密封上部开口，并且包括第二通孔。所述测量系统包括流通池；电极，放置于流通池中；以及外部设备，通过流通池的电极连接组件与电极连接，外部设备包括气敏测试台或电化学工作站。本实用新型的流通池可以避免气速干扰测试结果。

Description

流通池和测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测设备，更具体地讲，涉及一种用于气敏性能测试的流通池和测量系统。

背景技术

气体传感器在环境、气象、能源、生命健康、基础设施建设、工业生产等领域中应用广泛且发展势头迅猛。近年来，随着环境污染问题日趋严重，人们环保意识水平不断提升，对各种有毒、有害气体的检测要求也越来越高，这也对气体传感器的气敏性能提出更高要求，如耐用性、低成本、小型化、智能化、便携化等。因此，开发有效、实用的气体检测及监控设备越来越受到国内外研究者的普遍关注。

电化学气体传感器具有检测范围宽、测量精度高、选择性好、信号与气体浓度间具有良好线性关系、价格低廉、可用于现场监测等优点，是气体传感器中可重点发展并用于定量检测的一类高端传感器。一般来说，电化学气体传感器主要分为电极、电解质及传感器外壳三部分。

电化学气体传感器电解质方面，目前主要是通过电化学工作站进行实验室阶段基础研究以及采用商业化传感器元件进行真实条件下的气敏性能研究。而真实条件下气体响应机理较为复杂，单独采用一种研究方法存在诸多缺点，例如在进行基础研究时常忽略实际应用存在的问题，如湿度、温度的影响，使用商业化传感器元件则消耗大、成本高、老化周期长、一次装填后不可重复装填，更重要的是由于传感器自身原因，无法通过电化学工作站反映出真实条件下的响应机理。因此，迫切需要一种方法能够将基础研究与实际应用相结合，不仅能够在线检测真实条件下的传感性能，更能够通过电化学工作站反映真实条件下的响应机理。

丝网印刷电极是一种一次性可抛的平板电极，成本低廉、重复性较好，可根据要求对工作电极进行设计、处理、修饰，已广泛应用于生物传感器以及液体中成分的检测。故使用时将电解质放置于在电极区域稳定后即可进行测试。

流通池是气敏测试过程中氧化还原反应进行的场所。目前适用于丝网印刷电极的流通池，主要应用于生物传感和液体中成分传感检测，而可用于气体成分传感检测较少。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种可避免气流直接吹向电解质影响测试结果的流通池。

本实用新型的一方面提供了一种流通池，所述流通池包括：底座，包括用于放置电极的凹槽；工作模块，安装在底座上，并且工作模块包括：腔体，贯穿工作模块，腔体的上部的截面尺寸大于腔体的靠近电极的下部的截面尺寸，腔体的上部具有上部开口，腔体的下部具有下部开口，并且下部开口围绕电极的工作区域设置；第一通孔，穿过工作模块的侧壁并与腔体的下部连通；和电极连接组件，形成在工作模块的除了设置有腔体和第一通孔之外的部分中，并用于将电极与外部设备连接；以及密封盖，密封上部开口，并且密封盖包括第二通孔。

可选地，腔体可以包括：第一腔体，与电极相邻地设置；以及第二腔体，位于第一腔体上方并且与第一腔体连通。其中，第二腔体的剖面尺寸可以大于第一腔体的剖面尺寸，第一通孔可以与第一腔体连通。

可选地，第一腔体和第二腔体的高度可以为1～3cm，优选为2cm。第一腔体和第二腔体为圆柱形，并且第一腔体的直径可以为1～3cm，优选为2cm。第二腔体的直径可以为第一腔体的直径的1～3倍，例如，4cm。

可选地，腔体可以为倒锥形结构，腔体的剖面尺寸可以沿着远离电极的方向逐渐增大。

可选地，第二通孔可以为用于动态气体检测的进气孔，第一通孔可以为用于动态气体检测的出气孔，第三通孔可以为用于静态气体检测的进气孔；在流通池用于动态测试的情况下，流通池还可以包括与第一通孔和第二通孔连接的中空软管接头；在流通池用于静态测试的情况下，流通池还可以包括用于封堵第一通孔和第二通孔的实心接头。

可选地，电极连接组件可以包括：三个弹簧接头，分别与电极的工作电极、参比电极和对电极连接；三个管脚，用于与外部设备连接；以及三根导电丝，每根导电丝将对应的一个弹簧接头与对应的一个管脚连接在一起。

可选地，第一通孔与下部开口之间的距离可以为3～5mm。

可选地，流通池还可以包括用于将底座和工作模块紧固在一起的紧固件，紧固件可以包括螺栓和可拧在螺栓端部螺纹上的螺母，工作模块和底座上均设置有供螺栓穿过的螺栓孔。

可选地，流通池还可以包括设置在下部开口与凹槽之间的密封圈。

可选地，密封圈可以为O形密封圈。

可选地，密封盖的外表面可以形成有外螺纹，腔体的靠近上部开口的一端的内表面可以形成有与外螺纹配合的内螺纹。

可选地，凹槽的深度与电极的高度之间的差可以为±1mm。

可选地，密封盖还可以包括第三通孔。

可选地，第三通孔的靠近上部开口的一端被形成为直径1～2mm的针孔，第三通孔的另一端的内表面形成内螺纹，流通池还可以包括：中空接头，中空接头的外表面形成有与内螺纹配合的外螺纹，以与第三通孔的另一端螺纹配合；以及垫片，设置在中空接头与第三通孔的另一端之间。

本实用新型的另一方面提供了一种测量系统，所述测量系统包括：如上所述的流通池；电极，放置于流通池中；以及外部设备，通过流通池的电极连接组件与电极连接。其中，外部设备包括气敏测试台或电化学工作站。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型的流通池可可避免气流直接吹向电解质影响测试结果，便于营造稳定气氛环境。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1A是本实用新型示例性实施例的流通池的立体示意图。

图1B是图1A的另一角度的立体示意图。

图2是本实用新型示例性实施例的流通池的分解示意图，其中，仅示意性示出了流通池的一部分。

图3是本实用新型示例性实施例的流通池的包括底座部分的示意图。

图4是本实用新型示例性实施例的流通池的工作模块的示意图。

图5是本实用新型示例性实施例的流通池的密封盖的示意图。

图6是电极的示意图。

附图标记说明：

1、软管接头，2、中空接头，3、螺母，4、管脚，5、弹簧接头，6、密封圈，7、支座，8、螺栓，9、密封盖，10、工作模块，11、底座，12、第三通孔，13、第二通孔，14、第二腔体，15、第一通孔，16、螺栓孔，17、第一腔体，18、管脚孔，19、弹簧接头孔，20、凹槽，21、工作区域，22、电极引线，以及23、电极。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本实用新型的流通池。

将理解的是，术语第一、第二等的使用可以不指示顺序或者重要性，而是可以使用术语第一、第二等来将一个部件与另一个部件区分开。

另外，为叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本实用新型的结构起限定作用。

如图1A至图5中所示，根据本实用新型一方面的示例性实施例的流通池包括底座11、工作模块10和密封盖9。其中，底座11包括用于放置电极23的凹槽20。工作模块10安装在底座11上，并且工作模块10包括腔体、第一通孔15和电极连接组件，其中，腔体贯穿工作模块10，即，腔体从工作模块的上表面贯通至工作模块的下表面，并且腔体包括形成在工作模块10的上表面的上部开口和形成在工作模块10的下表面的下部开口，下部开口围绕电极23的工作区域21设置，从而使电极23的工作区域21暴露，其中，腔体的上部的截面尺寸比腔体的靠近电极的下部的截面尺寸大；第一通孔15穿过工作模块10的侧壁并与腔体的下部连通；电极连接组件形成在工作模块10的除了设置有腔体和第一通孔15之外的部分中，并用于将电极23与外部设备连接。密封盖9密封上部开口，并且密封盖9上设置有第二通孔13。

根据本实用新型示例性实施例的流通池可以避免气速干扰。即，避免气流直接吹向电解质影响测试结果。

根据本实用新型的实施例，腔体可以包括彼此连通的第一腔体17和第二腔体14。其中，第一腔体17与电极23相邻地设置。第二腔体14位于第一腔体17的上方，并且第二腔体14的剖面尺寸大于第一腔体17的剖面尺寸，第一通孔15与第一腔体17连通。本实用新型的实施例采用上大下小两个空腔的设计，并且与第二通孔13用作进气孔且第一通孔15作为出气孔配合，可以避免气速干扰，即，避免气体从上至下流通时直接吹在电解质上而影响测试结果，便于营造稳定气氛环境。在实施例中，第一腔体17和第二腔体14的高度可以相同，均可以为1～3cm；第一腔体17和第二腔体14可以为圆柱形，第一腔体17的直径可以根据工作区域21的大小确定，例如可以为1～3cm。第二腔体14的直径可以为第一腔体的直径的1～3倍。第一腔体17和第二腔体14的高度均可以为2cm，第一腔体17的直径的直径可以为2cm，第二腔体14的直径可以为4cm。但本实用新型不限于此，第一腔体17和第二腔体14的形状和大小可以根据需要调整，只要能够起到避免气速干扰的作用即可。

但本实用新型不限于此，在另一实施例中，腔体可以为倒锥形结构，腔体的剖面尺寸沿着远离电极23的方向逐渐增大，第一通孔15与腔体的靠近电极23的下部连通，从而避免气速干扰。

在实施例中，为了使流通池可满足动态在线气敏测试又可满足静态气敏测试。还可以在密封盖9上设置第三通孔12。

其中，在流通池用于动态测试的情况下，第二通孔13可以用作进气孔，第一通孔15可以作为出气孔，在这种情况下，流通池还可以包括与第一通孔15和第二通孔13连接的中空软管接头1，中空软管接头1可以为外丝接头，从而与第一通孔15和第二通孔13螺纹连接。在动态测试的情况下，可以通过切换目标气体和惰性气体来实现快速通断气。

在流通池用于静态测试的情况下，第三通孔12可以用作进气孔，在这种情况下，流通池还可以包括用于封堵第一气体通孔15和第二通孔13的实心接头，实心接头可以为外丝接头，从而与第一通孔15和第二通孔13螺纹连接。

第三通孔12的靠近腔体的上部开口的一端可以被形成为直径1～2mm的针孔，第三通孔12的另一端的内表面形成内螺纹。流通池还可以包括中空接头2和垫片，中空接头2的外表面形成有与第三通孔12的另一端的内螺纹配合的外螺纹，以与第三通孔12的另一端螺纹配合。垫片可以为可更换的橡胶垫片，垫片的厚度可以为2～5mm，垫片设置在中空接头2与第三通孔12的另一端之间。使用时，将垫片放置在第三通孔12内，然后通过中空接头2压紧密封，从而保证腔体的气密性，在静态测试的情况下，通过针管插入第三通孔12来注入目标气体。

根据本实用新型的实施例，可以通过更换第一通孔15和第二通孔13处的外丝接头(即中空接头和实心接头)完成动态在线测试与静态测试的转换。但本实用新型不限于此，还可以通过其它方式来实现第一通孔15和第二通孔13的打开和关闭。例如，在实施例中，流通池可以包括设置在第一通孔15和第二通孔13处的阀门。在流通池用于静态测试的情况下，关闭阀门，将第一通孔15和第二通孔13关闭；在流通池用于动态测试的情况下，打开阀门，从而使目标气体可以进入第二通孔13，并从第一通孔15排出。通过控制阀门的开合来实现动态在线测试与静态测试状态的转换。

在另一实施例中，第一通孔15可以用作进气孔，而第二通孔13作为出气孔。在这种情况下，第一通孔15与腔体的下部开口之间的距离可以为3～5mm。即，第一通孔15略高于腔体底面3～5mm避免气流直接吹向电解质影响测试结果，便于营造稳定气氛环境。

根据本实用新型的实施例，密封盖9的外表面形成有外螺纹，腔体的靠近上部开口的一端的内表面形成有与密封盖9的外螺纹配合的内螺纹，从而使得密封盖9与腔体之间紧密连接。通过打开密封盖9，可以将电解质滴在电极23上，并且还可以通过打开密封盖9实现流通池快速地放空。

根据本实用新型的实施例，为了便于更换电极23，底座11与工作模块10被设置成分体结构。流通池还可以包括用于将底座11和工作模块10紧固在一起的紧固件。如图3至图5中所示，紧固件包括螺栓8和可拧在螺栓8端部螺纹上的螺母3，其中，工作模块10和底座11上均设置有供螺栓8穿过的螺栓孔16。在本实施例中，工作模块10可以为立方体，其四个角处分别设置有螺栓孔16，4个螺栓8分别穿过对应的螺栓孔16，4颗螺母3分别可拧在对应的螺栓8端部。但本实用新型不限于此，螺栓8和螺母3的数量和设置方式可以根据需要改变，例如，螺母8和螺母3的数量可以分别为1个、2个、3个或者5个以上，只要能够将底座11和工作模块10紧固在一起即可。另外，根据本实用新型的实施例，工作模块10的底部还设置有4个支座7。

根据本实用新型的实施例，底座11的材质可以为聚四氟乙烯。密封盖9的材质可以为丙烯酸酯。另外，如图6中所示，电极23可以为丝网印刷电极，其工作区域21为圆形，并且电极23包括工作电极、参比电极和对电极以及与其连接的三根电极引线22。

根据本实用新型的实施例，凹槽20可以为长方体，凹槽20的深度与电极23的高度之间的差可以为±1mm。为了提高装置的密封性，流通池还可以包括设置在腔体的下部开口与凹槽20之间的密封圈6。密封圈6可以为环绕腔体的下部开口的橡胶垫片，由于电极23的工作区域21为圆形，因此，第一腔体17的下部开口以及密封圈6也可以为圆形，但本实用新型不限于此，当电极23为其他类型的电极或者其工作区域为其他形状时，密封圈6和腔体的下部开口形状可以相应的改变，以围绕工作区域21并使工作区域21暴露。

根据本实用新型的实施例，电极连接组件可以包括：三个弹簧接头5，分别与电极23的工作电极、参比电极和对电极连接；三个管脚4，用于与外部设备(例如，气敏测试台，电化学工作站，传感器测试台)连接，以将电信号导出到外部设备；三根导电丝，每根导电丝将对应的一个弹簧接头5与对应的一个管脚4连接在一起。如图4中所示，三个弹簧接头孔19沿腔体的高度方向(即，z方向)设置并且彼此平行，三个弹簧接头5分别嵌入三个弹簧接头孔19中。三个管脚孔18沿水平面方向设置，其中，两个管脚孔18沿y方向设置，1个管脚孔18沿x方向设置，并且三个管脚孔18分别与三个弹簧接头孔19连通，三个管脚4分别设置在三个管脚孔18中。弹簧接头5的一端通过导电丝与管脚孔18内的管脚4相连，另一端与电极23的电极引线22相连。导电丝可以为银丝，以保证导电率。

本实用新型实施例的流通池可用于气体成分传感检测，并且可避免气流直接吹向电解质影响测试结果，便于营造稳定的气氛环境。本发明的流通池即可以外接于电化学工作站以测试样品的电化学性能，也可外接于传感器测试台在线动态测试样品气敏性能。但本实用新型不限于此，本实用新型实施例的流通池还可以用于液相成分传感检测，并且在用于液相成分传感检测时，对装置的密封性要求比用于气相成分分析时低，可以省略上述密封圈6等密封部件。当本实用新型实施例的流通池用于液相成分传感检测时，第二通孔13和第三通孔1可以用作进液孔，第一通孔15可以用作出液孔。

本实用新型的另一方面提供了一种测量系统，该测量系统包括：如上所述的流通池；电极，放置于流通池中；以及外部设备，通过流通池的电极连接组件与电极连接。其中，外部设备包括气敏测试台或电化学工作站。

下面将参照图1至图6说明根据本实用新型示例性实施例的流通池的使用过程。

当使用丝网印刷电极23进行气敏性能检测时，首先，将丝网印刷电极23放置于凹槽20内。

接着，将工作模块10安装在底座11上并使三个弹簧接头5分别对准丝网印刷电极23的电极引线22，再用螺栓8和螺母3进行锁紧密封。

随后，通过上部的第二空腔14将电解质滴加在丝网印刷电极23的工作区域21。然后，将密封盖9密封第二空腔14的上部开口，需要更换电解液时可通过打开密封盖9进行更换。

最后，使用导线将三个管脚4连接到气敏测试台。在流通池用于动态测试的情况下，软管接头1均为中空接头，目标气体由第二通孔13进入，从第一通孔15流出，放空时通过将目标气体切换为惰性气体，从而可将目标气体置换并排出。在流通池用于静态测试的情况下，将软管接头1换为实心接头，即，关闭第一通孔15和第二通孔13，此时，使用针管通过第三通孔12注入一定体积的目标气体，可通过改变目标气体体积进而调节腔体内目标气体的浓度，从而可以营造不同浓度的环境，实现多浓度静态测试。另外，可以通过打开密封盖9，即可放空。通过检测气体进入后产生的氧化还原电流即可完成对样品的气敏性能测试。

根据本实用新型实施例的流通池，可用作同时满足用作气敏性能动态在线测试和静态测试的电化学流通池，其能够实现快速通断气、快速放空、多浓度静态测试和动态在线检测，有利于科学研究及实际检测分析应用。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种流通池，其特征在于，所述流通池包括：

底座，包括用于放置电极的凹槽；

工作模块，安装在所述底座上，并且所述工作模块包括：

腔体，贯穿所述工作模块，所述腔体的上部的截面尺寸大于所述腔体的靠近所述电极的下部的截面尺寸，所述腔体的上部具有上部开口，所述腔体的下部具有下部开口，并且所述下部开口围绕所述电极的工作区域设置；

第一通孔，穿过所述工作模块的侧壁并与所述腔体的下部连通；和

电极连接组件，形成在所述工作模块的除了设置有所述腔体和所述第一通孔之外的部分中，并用于将所述电极与外部设备连接；以及

密封盖，密封所述上部开口，并且所述密封盖上设置有第二通孔。

2.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述腔体包括：

第一腔体，与所述电极相邻地设置；以及

第二腔体，位于所述第一腔体上方并且与所述第一腔体连通；

其中，所述第二腔体的剖面尺寸大于所述第一腔体的剖面尺寸，所述第一通孔与所述第一腔体连通。

3.根据权利要求2所述的流通池，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体的高度为1～3cm，所述第一腔体和所述第二腔体为圆柱形，并且所述第一腔体的直径为1～3cm，所述第二腔体的直径为所述第一腔体的直径的1～3倍。

4.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述腔体为倒锥形结构，所述腔体的剖面尺寸沿着远离所述电极的方向逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述第二通孔为用于动态气体检测的进气孔，所述第一通孔为用于动态气体检测的出气孔，

其中，在所述流通池用于动态测试的情况下，所述流通池还包括与所述第一通孔和所述第二通孔连接的中空软管接头；

其中，在所述流通池用于静态测试的情况下，所述流通池还包括用于封堵所述第一通孔和所述第二通孔的实心接头。

6.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述第一通孔与所述下部开口之间的距离为3～5mm。

7.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述流通池还包括设置在所述下部开口与所述凹槽之间的密封圈。

8.根据权利要求1所述的流通池，其特征在于，所述密封盖上还设置有第三通孔，所述第三通孔为用于静态气体检测的进气孔。

9.根据权利要求8所述的流通池，其特征在于，所述第三通孔的靠近所述上部开口的一端被形成为直径1～2mm的针孔，所述第三通孔的另一端的内表面形成内螺纹，所述流通池还包括：

中空接头，所述中空接头的外表面形成有与所述内螺纹配合的外螺纹，以与所述第三通孔的另一端螺纹配合；以及

垫片，设置在所述中空接头与所述第三通孔的所述另一端之间。

10.一种测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

如权利要求1至9中任一项所述的流通池；

电极，放置于所述流通池中；以及

外部设备，通过所述流通池的电极连接组件与所述电极连接，

其中，所述外部设备包括气敏测试台或电化学工作站。

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